JP2000509124A - 過給される内燃エンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本願発明は、ターボチャージャーで過給されるエンジンであって、ターボコンプレッサユニット（２）の取入れ口側（５）におけるバルブ（７）を通じて前記エンジンの取入れ口側に排気を戻すターボチャージャーで過給されるエンジンである。前記タービンの通入口（５）の圧力が前記コンプレッサの圧縮側（１４）の圧力よりも常に高くなるように前記ターボコンプレッサユニットのタービン（３）とコンプレッサ（４）とは相互にかつエンジンに対して適合される。前記ユニットの回転軸（１７）は連続可変な変速装置（１９）を含む駆動連鎖部（１８，１９，２０）を通じて前記エンジンのクランク軸（２１）に連結される。電子制御ユニット（２２）は変速比と前記バルブの開口度を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】 過給される内燃エンジン 本願発明は、過給される内燃エンジンであって、第一には、前記過給される内燃 エンジンの排気側と通流している通入口を有する排気駆動ターボユニットと、周 囲の空気と通流している吸気側を有するコンプレッサユニットと、前記エンジン の取入れ口側と通流している圧縮側とを具備したターボコンプレッサユニットと 、第二には、排気のある一部を前記エンジンの取入れ口側に再流通させるための 設定可能であって、前記エンジンの前記排気側と前記ターボユニットの前記通入 口との間に連結されている排気再流通バルブとからなる過給される内燃エンジン に関する。 排気は本質的に異なる２通りの方法で前記過給されるエンジンの取入れ口側に戻 り得る。それぞれの方法は、いわゆる前記コンプレッサの前か或いは後かによっ て異なった利点と欠点とを有している。技術的に最も簡単な方法は、再流通ライ ンを前記コンプレッサの吸気側に連結させることであるが、その場合、排気は前 記コンプレッサを通過し、それから一般に装着されている投入空気冷却装置を通 過しなければならない。しかし、この場合の重大な欠点は、全ての構成部品群が いつかは排気の有害なすすで覆われてしまうことである。この欠点は、排気を前 記構成部品群の下流へ導くことによって回避され得るが、もしターボユニットが 要望される高い効率で利用されるならば、前記エンジンの普通の動作回転範囲以 内において投入空気圧は前記排気圧よりも高くなるだろう。このことは、前記排 気圧を前記投入空気圧よりも上のレベルまで上昇させるある種のポンプ装置が要 望されることを意味している。排出ポンプの形態の排気ポンプを具備した過給さ れるエンジンはSE-A-9301093-2において既知となっている。 本願発明の目的は、一般的には、排気ポンプを必要とすること無く、前記コンプ レッサの下流で前記取入れ口側に排気を戻すことを可能にする序文として記載し た型の過給される内燃エンジンを得ることにある。このことは、本願発明によっ て、前記エンジンの普通の動作速度範囲内では、前記ターボユニットの通入口側 の排気圧が前記コンプレッサユニットの圧縮側の投入空気圧よりも高くなるよう に前記ターボユニットと前記コンプレッサユニットが相互にかつ前記エンジンに 対して適合されると言う事実に基づいて達成される。 設計に関して言えば、このことは、タービンの減圧が普通以上に大きくなるよう に寸法付けられるターボコンプレッサによって達成され得る。この場合、前記タ ーボユニットにおいてある程度の効率上の損失は不可避となる。 本願発明による前記エンジンについての更なる好ましい展開においては、前記タ ーボユニットは減速ギア装置と連続可変な変速装置とを通じてエンジンクランク 軸に連結されている。したがって、圧力の再分配の際に生じる損失は回復され得 るため、前記ターボユニットの取入れ口側において排気圧が増大するにもかかわ らず、最終結果は差引き後の増加になるだろう。したがって、これらの特性的な 特徴を有するエンジンは３つの重要な条件を満足する。前記連続可変な変速装置 を使って前記エンジン取り入れ口を向いている前記バルブの開口度合いの設定を 前記コンプレッサの１分当たりの回転数についての適切な設定に結び付けること によって、排気の割合と前記取入れ口における空気量の両方は、複合した配列が いかなる効率上の損失をも伴うこと無く排気の戻りを可能にすると同時に、前記 エンジンの動作曲線上の各点において自由に制御され得る。 本願発明は添付図面に示されている例を参照にしながら下記においてより詳細に 説明される。図は６気筒内燃エンジンが取付けられているエンジンについての一 実施例を概略的に示している。 図示のエンジン１は４ストロークのディーゼルエンジンであり得る。それは、参 照番号２で一般的に指示されるようなターボコンプレッサユニットを示しており 、当該ターボコンプレッサユニットはターボユニット３とコンプレッサユニット ４とからなっている。ターボユニット３はその吸気側５において調整可能な３方 向排気戻しバルブ７を含む排気導管６に連結され、当該排気導管６には排気導管 ８も連結されている。前記排気導管８は排気冷却装置９を通じて前記エンジン の取入れ口マニホールド（不図示）へと連結されている。前記ターボユニットの 通出口１０は排気管１１に連結されている。コンプレッサ４はその通入口側１２ において導管１３を通じて取入れ口フィルタ（不図示）に連結されており、その 通出口側１４では導管１５と投入空気冷却装置１６とを通じて前記エンジンの取 入れ口マニホールドへと連結されている。図から分かるように、前記導管８は投 入空気冷却装置１６の下流で前記投入空気のある側において前記エンジンに連結 されており、このことは、前記冷却装置内にすすが被覆するのを回避し得ると言 う点に加えて、前記冷却装置に減圧が存在する事の事実に帰する事の機能に関し て有利となる。 ターボコンプレッサユニット２は回転軸１７を有しており、当該回転軸は高速ギ ア装置１８、連続可変な変速装置（ＣＶＴ）１９及び低速ギア装置２０を通じて エンジンクランク軸２１に連結されている。前記回転軸１７から前記クランク軸 ２１までの連鎖状の構成部には、クラッチ及び／或いはねじれダンパが含まれ得 るし、それによって、回転軸１７とクランク軸２１との間の駆動結合は解除され 得る。高速ギア装置１８では、第一の１分当たりの回転数の減少においては毎分 約100,000回転のターボユニットの動作回転が毎分約10,000回転のＣＶＴ動作回 転へと低下される。低速ギア装置２０では、１分当たりの回転数は更に毎分約2, 000回転の前記クランク軸の動作回転へと減少される。 ＣＶＴ１９の変速比と前記排気導管８へ向けられたバルブ７の開口度は電子制御 ユニット２２により制御される。前記電子制御ユニットはマイクロプロセッサを 含んでおり、その中では、戻って来た排気量と空気量とがエンジンの普通の動作 速度範囲内における各動作点毎にプログラムされている。ここで、前記普通の動 作速度範囲は最大のエンジントルクから最大のエンジン出力までの１分当たりの 回転数であるように簡単に表現され得る。更に、前記普通のエンジン動作範囲で は、前記排気導管６内の圧力が常に投入空気導管１５内の圧力よりも高くなるよ うにターボユニット３とコンプレッサユニット４とは相互に及びエンジンに関し ての寸法付けがなされる。圧力差が小さければ小さいほど、バルブ７は与えられ る量の排気を供給するために導管８に向かってより大きく開いていなければなら ない。空気量は前記ＣＶＴによって制限されるコンプレッサの１分当たりの回転 数によって制御される。これを制御する前記制御ユニット２２は最新のエンジン に組込まれている電子制御ユニットであり得るし、当該電子制御ユニットは、既 知であり、ここではより詳細な説明を与えていないセンサから前記制御ユニット へ供給される車両エンジンデータの関数としての全ての機能を制御する。 本願発明は好ましい一実施例を参照にしながら上記の通り説明される。前記実施 例はいわゆる一般にＣＶＴと呼ばれる型の連続可変な変速比を有する変速装置を 具備している。本願発明の範囲において使用され得る変速装置はまた、変速比が 段階的に変化され得る固定ギア変速装置或いは流体型変速装置或いは電気型変速 装置或いは可変な変速比を有する他の型の変速装置でもあり得る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ， ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ， ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，Ｎ Ｏ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ， ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 過給される内燃エンジンであって、第一には、前記過給される内燃エンジ ンの排気側と通流している通入口を有する排気駆動ターボユニットと、周囲の空 気と通流している吸気側を有するコンプレッサユニットと、前記エンジンの取入 れ口側と通流している圧縮側とを具備したターボコンプレッサユニットと、第二 には、排気のある一部を前記エンジンの取入れ口側に再流通させるための設定可 能であって、前記エンジンの前記排気側と前記ターボユニットの前記通入口との 間に連結されている排気再流通バルブとからなる過給される内燃エンジンに関し 、前記エンジンの普通の動作速度範囲内では、前記ターボユニットの前記通入口 側（５）の排気圧が前記コンプレッサユニットの前記圧縮側（１４）の投入空気 圧よりも高くなるように前記ターボユニット（３）と前記コンプレッサユニット （４）とは相互にかつ前記エンジンに適合されることを特徴とする過給される内 燃エンジン。 ２． ターボユニット（３）が変速装置（１８、１９、２０）を通じて前記エン ジンのクランク軸（２１）に連結されることを特徴とする請求項１に記載の内燃 エンジン。 ３． ターボユニット（３）が減速ギア装置（１８）と可変な変速比を有する変 速装置（１９）とを通じて前記エンジンのクランク軸（２１）に連結されること を特徴とする請求項２に記載の内燃エンジン。 ４． 変速装置（１９）が連続可変な変速比を有することを特徴とする請求項３ に記載の内燃エンジン。 ５． コンプレッサユニット（４）が投入空気冷却装置（１６）を通じて前記エ ンジンの取入れ口側と通流していることと、バルブ（７）が前記投入空気冷却装 置の下流で前記エンジンの取入れ口側と通流していることとを特徴としている請 求項１から４のいずれか１つに記載の内燃エンジン。 ６． バルブ（７）が排気ガス冷却装置（９）を通じて前記エンジンの取入れ口 側と通流していることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の内燃 エンジン。 ７． バルブ（７）と可変な変速比を有する変速装置（１８）とが電子制御ユニ ット（２２）によって相互に制御されることを特徴とする請求項３から６のいず れか１つに記載の内燃機関。